CN107727912A - 模拟信号检测电路及模拟信号检测方法 - Google Patents

模拟信号检测电路及模拟信号检测方法 Download PDF

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杨家奇
郑荣乐
王克涛
黄正乙
黄正太
陈罗平
郭俊涛
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Abstract

一种模拟信号检测电路及模拟信号检测方法，模拟信号检测电路包括：参考电压发生器，适于输出参考电压信号，并经由所述参考电压发生器的输出端输出，参考电压信号的幅度顺序递增或递减；N个模拟信号接收端，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号；N个电流流向检测器，其中，第n电流流向检测器串联于第n模拟信号接收端和所述参考电压发生器的输出端之间的通路中，所述电流流向检测器适于检测流经所述电流流向检测器的电流流向；流向读取单元，适于接收所述N个电流流向检测器输出的检测结果，并根据所述检测结果和所述参考电压信号得到各路模拟信号的幅度；其中，1≤n≤N，n和N为整数。本发明方案可以大大降低对所述模拟信号的测试时间。

Description

模拟信号检测电路及模拟信号检测方法
技术领域
本发明涉及信号检测领域，特别涉及一种模拟信号检测电路及模拟信号检测方法。
背景技术
随着工艺尺寸的不断缩小，芯片上集成的电路越来越多，功能越来越复杂，对芯片中各节点信号的测试所需要的资源也越来越多。一般而言，现有的测量模拟信号电压的解决方法运用多路复用器(Multiplexer，MUX)选择待测信号并逐个利用数模转换器(Digitalto Analog Converter，DAC)/模数转换器(Analog to Digital Converter，ADC)测量，测量结果以数字的方式存储，对于新工艺节点，需要等待DAC或ADC验证完成。
例如，在电子设备中，对电压发生单元输出的电压幅度的检测是一种最为常见的测试需求。众多的专利文献公开了对电压幅度的检测方案。例如，专利文献EP19950306854中公开一种模拟信号检测系统，采用多路复用器切换被测模拟信号并将切换得到的信号作为被测电压，并采用两个电压比较器(第一电压比较器和第二电压比较器)对所述被测电压的上限值和下限值进行比较和测量；其中，所述第一电压比较器的两个输入端输入有第一参考电压和所述被测电压，所述第二电压比较器的两个输入端输入有第二参考电压和所述被测电压，将两个电压比较器所输出的比较结果传输至数字逻辑电路以判断所述被测电压的幅度。其中，所述第一参考电压和所述第二参考电压由DAC提供。
因此，在现有技术中，对模拟信号的测量一般需要使用DAC或ADC，并且在使用前需要对DAC或ADC进行验证，这会大大增加电路的复杂程度，并且增加了对模拟信号检测的检测时间。
发明内容
本发明解决的技术问题是如何降低对模拟信号检测的检测时间。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种模拟信号检测电路，包括：
参考电压发生器，适于输出参考电压信号，并经由所述参考电压发生器的输出端输出，所述参考电压信号的幅度顺序递增或递减；
N个模拟信号接收端，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号；
N个电流流向检测器，其中，第n电流流向检测器串联于第n模拟信号接收端和所述参考电压发生器的输出端之间的通路中，所述电流流向检测器适于检测流经所述电流流向检测器的电流流向；
流向读取单元，适于接收所述N个电流流向检测器输出的检测结果，并根据所述检测结果和所述参考电压信号得到各路模拟信号的幅度；
其中，1≤n≤N，n和N为整数。
可选地，所述模拟信号检测电路还包括：N个阻抗元件，其中，第n阻抗元件串联于所述第n模拟信号接收端和所述参考电压发生器的输出端之间的通路中。
可选地，所述流向读取单元包括：存储单元，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存所述参考电压信号的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号的幅度，作为所述第n模拟信号接收端的模拟信号的幅度。
可选地，在时钟信号的作用下，所述参考电压信号的幅度按照预设的电压梯度顺序递增或递减。
可选地，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
可选地，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
可选地，所述流向读取单元包括：存储单元，适于对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度。
可选地，所述存储单元在读使能信号的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果。
为解决上述技术问题，本发明实施例还提供一种模拟信号检测方法，包括：
分别建立N个模拟信号接收端与参考电压发生器的输出端之间的通路，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号，所述参考电压发生器适于输出参考电压信号，并经由所述参考电压发生器的输出端输出，所述参考电压信号的幅度顺序递增或递减；
分别检测所述N个模拟信号接收端与参考电压发生器的输出端之间的通路上的电流流向；
根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度。
可选地，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度包括：响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存所述参考电压信号的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号的幅度，作为所述第n模拟信号接收端的模拟信号的幅度。
可选地，在时钟信号的作用下，所述参考电压信号的幅度按照预设的电压梯度顺序递增或递减。
可选地，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
可选地，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
可选地，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度包括：对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度。
可选地，所述模拟信号检测方法还包括：在读使能信号的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果。
与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种模拟信号检测电路，可以包括参考电压发生器、N个电流流向检测器以及流向读取单元。其中，所述参考电压发生器的输出端输出参考电压信号，所述参考电压信号的幅度顺序递增或递减，串联于被测的模拟信号接收端与所述参考电压发生器的输出端之间通路的电流流向检测器适于检测流经自身的电流流向，并且，所述流向读取单元适于接收所述电流流向检测器输出的检测结果，并根据所述检测结果和所述参考电压信号得到各路模拟信号的幅度。本发明实施例模拟信号检测电路可以同时对芯片内部/外部产生的模拟信号直接进行测试，而且可以同时对多路信号进行批量测试，无需使用高精度的DAC或ADC，检测电路简单，易于实施。由于无需使用高精度的DAC或ADC，也就不需要等待针对DAC或ADC的电路验证，大幅度缩短了测试时间。
附图说明
图1是本发明实施例一种模拟信号检测电路的示意性结构框图。
图2是本发明实施例另一种模拟信号检测电路的示意性结构框图。
具体实施方式
如背景技术部分所述，在现有技术中，对模拟信号的测量一般需要DAC或ADC的验证，这会大大增加电路的复杂程度，并且增加了对模拟信号检测的检测时间。
针对以上技术问题，本发明实施例提供一种模拟信号检测电路，可以包括参考电压发生器、N个电流流向检测器以及流向读取单元；通过所述电流流向检测器检测到的电流流向以判断参考电压信号与被测的模拟信号之间的大小关系；所述模拟信号检测电路可以同时对芯片内部/外部产生的模拟信号直接且可以同时进行批量测试，且无需等待高精度的DAC或ADC的电路验证，检测电路简单，易于实施，还大幅度缩短了测试时间。
为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1是本发明实施例一种模拟信号检测电路的示意性结构框图。
参照图1所示，本发明实施例所提供的模拟信号检测电路100可以包括参考电压发生器101、N个模拟信号接收端1030至103(N-1)、N个电流流向检测器1040至104(N-1)和流向读取单元105。
其中，所述参考电压发生器101适于输出参考电压信号V_reference，并经由所述参考电压发生器101的输出端102输出，所述参考电压信号V_reference的幅度顺序递增或递减。
每一所述模拟信号接收端接收一路模拟信号，也即模拟信号接收端1030接收模拟信号Ana_V_0，模拟信号接收端1031接收模拟信号Ana_V_1，模拟信号接收端1032接收模拟信号Ana_V_2，……，模拟信号接收端103(N-2)接收模拟信号Ana_V_N-2，模拟信号接收端103(N-1)接收模拟信号Ana_V_N-1。
其中，第n电流流向检测器104(n-1)串联于第n模拟信号接收端103(n-1)和所述参考电压发生器101的输出端102之间的通路中，所述电流流向检测器适于检测流经所述电流流向检测器的电流流向；其中，1≤n≤N，n和N为整数。
更具体而言，第一电流流向检测器1040的第一端耦接所述模拟信号接收端1030，第一电流流向检测器1040的第二端耦接所述参考电压发生器101的输出端102，第二电流流向检测器1041的第一端耦接所述模拟信号接收端1031，第二电流流向检测器1041的第二端耦接所述参考电压发生器101的输出端102，第三电流流向检测器1042的第一端耦接所述模拟信号接收端1032，第三电流流向检测器1042的第二端耦接所述参考电压发生器101的输出端102，……，以此类推，第N-1电流流向检测器104(N-2)的第一端耦接所述模拟信号接收端103(N-2)，第N-1电流流向检测器104(N-2)的第二端耦接所述参考电压发生器101的输出端102，第N电流流向检测器104(N-1)的第一端耦接所述模拟信号接收端103(N-1)，第N电流流向检测器104(N-1)的第二端耦接所述参考电压发生器101的输出端102。
所述流向读取单元105适于接收所述N个电流流向检测器1040至104(N-1)输出的检测结果，并根据所述检测结果和所述参考电压信号V_reference得到各路模拟信号的幅度。
其中，所述流向读取单元105可以并行接收所述N个电流流向检测器1040至104(N-1)输出的检测结果。
一般而言，所述第n电流流向检测器104(n-1)自身具有特定大小的阻抗，使得其串联于第n模拟信号接收端103(n-1)和所述参考电压发生器101的输出端102之间的通路中时，其自身流有特定大小的电流，所述第n电流流向检测器104(n-1)可以是一种三端器件，通过检测其第一检测端(图未示)和其第二检测端(图未示)的电压大小的关系以获得流经其自身的电流的流向，并且经由其检测输出端(图未示)输出其检测结果。
需要说明的是，所述第n电流流向检测器104(n-1)还可以采用其他任何形式的电流检测器件，只要可以检测出电路通路中的电流流向即可，本实施例并不进行特殊限制。
图2是本发明实施例另一种模拟信号检测电路的示意性结构框图。以下将结合图2对所述模拟信号检测电路100的具体实施方式进行详细说明。
在具体实施中，所述模拟信号检测电路100还可以包括N个阻抗元件R0至R(N-1)，其中，第n阻抗元件R(n-1)串联于所述第n模拟信号接收端103(n-1)和所述参考电压发生器101的输出端102之间的通路中，其中，1≤n≤N，且n为正整数。
具体地，如图所示，所述阻抗元件R(n-1)可以耦接于第n模拟信号接收端103(n-1)和所述第n电流流向检测器104(n-1)的第一检测端之间；或者，所述阻抗元件R(n-1)还可以耦接于所述第n电流流向检测器104(n-1)的第二检测端和所述参考电压发生器101的输出端102之间。
在具体实施中，所述阻抗元件可以为适当阻值的电阻，或者电阻的串并联的组合，本实施例不进行特殊限制。
在具体实施中，在时钟信号(图未示)的作用下，所述参考电压信号V_reference的幅度按照预设的电压梯度顺序递增或递减。所述时钟信号的有效沿(也即上升沿或下降沿)作用一次，所述参考电压信号V_reference的幅度递增所述电压梯度或者递减所述电压梯度。
在具体实施中，所述流向读取单元105可以包括存储单元1051，响应于所述N个电流流向检测器1040至104(N-1)输出的检测结果的翻转沿，所述存储单元1051锁存所述参考电压信号V_reference的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号V_reference的幅度，作为所述第n模拟信号接收端103(n-1)的模拟信号的幅度。
在具体实施中，对应于所述参考电压信号V_reference线性递增，所述参考电压发生器101在所述时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号V_reference。此时，所述流向读取单元105包括的存储单元1051还适于对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，所述存储单元1051适于锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度，也即得到所述模拟信号Ana_V_0、Ana_V_1、Ana_V_2、……、Ana_V_N-2和Ana_V_N-1的幅度。
具体而言，所述存储单元1051可以根据以下计算公式的一种得到所述第n模拟信号的幅度：所述下限电压加上所述电压梯度与所述计数值的积。
在具体实施中，对应于所述参考电压信号V_reference线性递减，所述参考电压发生器101在所述时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号V_reference。
此时，所述流向读取单元105包括的存储单元1051还适于对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度，也即得到所述模拟信号Ana_V_0、Ana_V_1、Ana_V_2、……、Ana_V_N-2和Ana_V_N-1的幅度。
具体而言，所述存储单元1051可以根据以下计算公式的一种得到所述第n模拟信号的幅度：所述上限电压减去所述电压梯度与所述计数值的积。
由于所述参考电压信号V_reference的幅度是线性变化的，且相差所述电压梯度，在具体实施中，可以根据对所述模拟信号的检测精度要求，适当地调节所述电压梯度的大小。例如，本发明实施例模拟信号检测电路100对多个带隙基准源(Bandgap)输出的电压进行检测，假定所述多个带隙基准源(Bandgap)输出的电压的理论值为1.2V，其检测的最大误差范围为±5％，那么，所述下限电压可以设置为1.14V，所述上限电压可以设置为1.26V。
若所述参考电压信号V_reference的幅度是线性递增的，在检测中，若所述第n电流流向检测器104(n-1)检测到的电流方向始终一致，也即其输出的检测结果的翻转沿始终不出现，则可以认定被测的第n模拟信号Ana_V_n-1的幅度低于1.14V，则已经超出了预设的误差范围，对本路的模拟信号的幅度检测失败。
同理，若所述参考电压信号V_reference的幅度是线性递减的，在检测中，若所述第n电流流向检测器104(n-1)检测到的电流方向始终一致，也即其输出的检测结果的翻转沿始终不出现，则可以认定被测的第n模拟信号Ana_V_n-1的幅度高于1.26V，则已经超出了预设的误差范围，对本路的模拟信号的幅度检测失败。
在完成对所述模拟信号的检测后，所述存储单元1051可以在读使能信号read_en的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果OUT。
本发明实施例还提供了一种模拟信号检测方法，以下将继续参照图1和图2对所述检测方法进行详细说明。
所述检测方法可以包括依次执行的以下步骤：
分别建立N个模拟信号接收端1030至103(N-1)与参考电压发生器101的输出端102之间的通路，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号，所述参考电压发生器101适于输出参考电压信号V_reference，并经由所述参考电压发生器101的输出端102输出，所述参考电压信号V_reference的幅度顺序递增或递减；
分别检测所述N个模拟信号接收端1030至103(N-1)与参考电压发生器101的输出端102之间的通路上的电流流向；
根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号V_reference，得到各路模拟信号的幅度。
在具体实施中，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号V_reference，得到各路模拟信号的幅度可以包括：响应于所述N个电流流向检测器1040至104(N-1)输出的检测结果的翻转沿，锁存所述参考电压信号V_reference的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器104(n-1)输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号V_reference的幅度，作为所述第n模拟信号接收端103(n-1)的模拟信号的幅度。
在具体实施中，在时钟信号的作用下，所述参考电压信号V_reference的幅度可以按照预设的电压梯度顺序递增或递减。
在具体实施中，所述参考电压发生器101可以在时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号V_reference。
在具体实施中，所述参考电压发生器101可以在时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号V_reference。
在具体实施中，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号V_reference，得到各路模拟信号的幅度可以包括：对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度。
在具体实施中，所述检测方法还可以包括：在读使能信号read_en的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果OUT。
所述模拟电路检测方法的更多信息请参考以上实施例中对所述模拟信号检测电路100的相关描述，此处不再赘述。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (15)

1.一种模拟信号检测电路，其特征在于，包括：
参考电压发生器，适于输出参考电压信号，并经由所述参考电压发生器的输出端输出，所述参考电压信号的幅度顺序递增或递减；
N个模拟信号接收端，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号；
N个电流流向检测器，其中，第n电流流向检测器串联于第n模拟信号接收端和所述参考电压发生器的输出端之间的通路中，所述电流流向检测器适于检测流经所述电流流向检测器的电流流向；
流向读取单元，适于接收所述N个电流流向检测器输出的检测结果，并根据所述检测结果和所述参考电压信号得到各路模拟信号的幅度；
其中，1≤n≤N，n和N为整数。
2.根据权利要求1所述的模拟信号检测电路，其特征在于，还包括：
N个阻抗元件，其中，第n阻抗元件串联于所述第n模拟信号接收端和所述参考电压发生器的输出端之间的通路中。
3.根据权利要求1所述的模拟信号检测电路，其特征在于，所述流向读取单元包括：
存储单元，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存所述参考电压信号的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号的幅度，作为所述第n模拟信号接收端的模拟信号的幅度。
4.根据权利要求1所述的模拟信号检测电路，其特征在于，在时钟信号的作用下，所述参考电压信号的幅度按照预设的电压梯度顺序递增或递减。
5.根据权利要求4所述的模拟信号检测电路，其特征在于，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
6.根据权利要求4所述的模拟信号检测电路，其特征在于，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
7.根据权利要求4所述的模拟信号检测电路，其特征在于，所述流向读取单元包括：
存储单元，适于对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度。
8.根据权利要求3或7所述的模拟信号检测电路，其特征在于，所述存储单元在读使能信号的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果。
9.一种模拟信号检测方法，其特征在于，包括：
分别建立N个模拟信号接收端与参考电压发生器的输出端之间的通路，每一模拟信号接收端接收一路模拟信号，所述参考电压发生器适于输出参考电压信号，并经由所述参考电压发生器的输出端输出，所述参考电压信号的幅度顺序递增或递减；
分别检测所述N个模拟信号接收端与参考电压发生器的输出端之间的通路上的电流流向；
根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度。
10.根据权利要求9所述的模拟信号检测方法，其特征在于，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度包括：
响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存所述参考电压信号的幅度，其中，将响应于第n电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿而锁存的参考电压信号的幅度，作为所述第n模拟信号接收端的模拟信号的幅度。
11.根据权利要求9所述的模拟信号检测方法，其特征在于，在时钟信号的作用下，所述参考电压信号的幅度按照预设的电压梯度顺序递增或递减。
12.根据权利要求11所述的模拟信号检测方法，其特征在于，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在下限电压上顺序增加所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
13.根据权利要求11所述的模拟信号检测方法，其特征在于，所述参考电压发生器在时钟信号有效沿的作用下，在上限电压上顺序减少所述电压梯度，以得到所述参考电压信号。
14.根据权利要求11所述的模拟信号检测方法，其特征在于，所述根据所述电流流向的检测结果和所述参考电压信号，得到各路模拟信号的幅度包括：
对所述时钟信号的有效沿计数，响应于所述N个电流流向检测器输出的检测结果的翻转沿，锁存对所述时钟信号的有效沿计数的计数值，根据所述计数值和所述电压梯度得到所述模拟信号的幅度。
15.根据权利要求10或14所述的模拟信号检测方法，其特征在于，还包括：在读使能信号的作用下，串行输出所述N个模拟信号接收端的模拟信号的检测结果。
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